微波pin二极管电阻与温度的关系

    由图2中的趋势线可以看出，载流子寿命因子m与结电容的关系近似为线性关系。当结电容达到0．9 pF时，载流子寿命因子m=1，由式(4)可知，此时二极管的电阻与温度的关系约为线性关系，即温度的上升，导致二极管电阻值的线性增加。m值小于2，根据式(5)得到：微波pin二极管的温度系数是正值，温度上升，导致了二极管电阻的增加。
2．3 不同Cj下，电阻与温度的关系
    根据式(5)和图2趋势线得到的m值，得到二极管归一化电阻和温度的关系曲线，该曲线可以用来预计二极管在不同温度下的电阻。如图3。

2．4 Rf与Rs
    上述测试数据中，采用的二极管的电阻值是正向微分电阻。二极管电阻的测试有两种方法，分别得到正向微分电阻Rf和微波串联电阻Rs。Rf的测量对检验二极管金属化工艺质量更直观，Rs对pin管应用电路设计更方便一些。
    正向微分电阻的测量是在直流偏置If=(O~100)mA下，叠加50 Hz／5 mA的交流信号，该信号提供一个较小的△I，从而获得一个△V，则Rf=△V/△I，这种办法模拟了微波使用状态；微波串联电阻Rs的测量是在直流偏置If=(10~100)mA下，通常是10、50、100 mA三种偏置状态，采用隔离度测量法或反射系数测量法来测量计算得到Rs。
    可以证明：当RjωCj《l时，二极管的电阻与频率基本无关，Rf≈Rs。微波电路中使用的二极管的结电容不大，通常小于1 pF，在If=(10~100)mA内，Ri通常小于10 Ω，完全能够满足RjωCj《1。因此，上述关于Rf的研究结果同样适用于微波串联电阻Rs、Rf和Rs均可以用来表征微波pin二极管在微波状态下的电阻性能，只是两者的测试方式不同。
    以Model A为例，测量正向微分电阻Rf与微波串联电阻Rs，并进行了对比，见表4。测试使用WB-201型正向微分电阻测试仪和Agilent4287A RFLCR METER。由以下数据可以看出，当正向电流较大时，Rf≈Rs；正向电流较小时，由于正向微分电阻测试仪器内的交流小信号幅度不是很小，导致与Rs的测试误差较大。

2．5 应用
    应用上述结果可以预计pin开关、电调衰减器等微波pin二极管电路的温度特性。
    以并联结构微波pin二极管开关为例，研究其隔离度与温度的变化。在负偏置情况下，pin二极管结电容基本不随温度变化，其对隔离度的影响可以忽略不计，隔离度随温度变化的主要因素是二极管的电阻。
    对于并联结构的pin二极管微波开关，其隔离度ISO可表示为

   
式中：G是二极管的导纳，G=1／Z；Y0=1／Z0=0．02Ω。并假定二极管的正向工作电流IF下，Rt0=1．4Ω；双金丝并联引线电感(L1=L2=0．15 nH)，工作频率f=3 GHz，则X=ωL=1．413Ω，如不考虑互感，贝Zf0=0．7+j1．413(Ω)，Yf0=a+jb=(0．353 8一j 0．357 1)Ω。
    根据表3，Cj=0．105 pF时，m=1．510；Cj=0．594 pF时，m=1．198。根据式(5)、(6)，编制了简单的计算软件，得到这两种不同结电容pin二极管开关隔离度的温度特性，见图4。

3 结论
    研究结果表明，微波pin二极管的电阻的温度性能微观上受载流子寿命、电子迁移率、表面状态等诸多因素的影响，其综合结果表现为二极管电容值对二极管的电阻的影响最大，微波pin二极管的钝化方式和几何结构对其电阻的温度性能影响不大。结电容为0．1~1．0 pF的微波二极管即使钝化方式不同，其电阻都具有正的温度系数，温度的升高导致二极管电阻的增加，约为线性关系。结电容越小，则m值越接近于2，电阻随温度的变化越小；反之，变化越大。
    研究结果可以用来预计pin二极管开关的隔离度、衰减器衰减量的温度性能，通过温度补偿设计，制作出温度性能优良的pin二极管微波电路。